LCD мониторы: история вопроса и обзор технологии
Не так давно я задался вопросом "а что такое ЖК мониторы?". Не, ну каждый знает, что это жидкие кристаллы, подсветка. Все? А что такое жидкие кристаллы и почему они жидкие? Да и почему вообще кристаллы? Потом возникли побочные вопросы "почему у ЭЛТ есть мерцание, а у ЖК нет?" или "что такое частота у ЖК мониторов если там нет мерцания?". Было перелопачено довольно много информации, которой хватит не несколько статей. Начнем же...
Все подобные статьи написаны довольно давно (5-8 лет назад), но это не отменяет их актуальности в принципиальном плане. Да, последние достижения и прорывы описаны не будут, но основная идея не менялась. И еще, это по сути продуманный копипаст с других статей в инете.
ЖК-технология базируется на использовании такой характеристики света, как поляризация. Человеческий глаз не может различать состояния поляризации волны, но некоторые вещества (например, поляроидные пленки) пропускают свет только с определенной поляризацией. Если взять два поляроида – один, задерживающий свет с вертикальной поляризацией, а другой с горизонтальной, поместить их друг напротив друга, то свет через такую систему пройти не сможет.
Но дисплей подразумевает динамичное отображение информации, и обычные кристаллы тут не смогут нам помочь. На выручку приходят их жидкие собратья. Жидкие кристаллы - это жидкости, которым присущ определенный порядок расположения молекул, вследствие чего появляется анизотропия механических, магнитных и, что наиболее интересно для нас, электрических и оптических свойств. Их молекулы обычно имеют удлиненную форму и в нормальном состоянии обладают какой-то доминирующей ориентацией, характеризующейся единичным вектором (директор). Жидкие кристаллы классифицируются по Ж. Фриделю, который выделил три их разновидности: нематические (им присущи наличие ориентационного и отсутствие позиционного порядка), смектические (их особенностью является наличие как ориентационного, так и позиционного порядка) и холестерические (состоят из слоев, в каждом из которых молекулы упорядочены как в нематическом кристалле, но их директоры поворачиваются при переходе от слоя к слою).
Избирательно вращая поляризацию света в промежутке между пленками, мы смогли бы формировать светящиеся и темные участки-пикселы. Это возможно, если использовать пластину с вкраплениями оптически активных кристаллов (так их называют потому, что они, благодаря особенностям своих несимметричных молекул, могут изменять поляризацию света).
Жидкие кристаллы – это вещество, которое обладает свойствами как жидкости, так и твердого тела. Одно из самых важных свойств жидких кристаллов (именно оно используется в ЖК дисплеях) – возможность изменять свою ориентацию в пространстве в зависимости от прикладываемого напряжения.
Как обычно и происходит в науке, жидкие кристаллы были открыты случайно. В 1888 году Фридрих Рейнзер (Friedrich Reinitzer), австрийский ботаник, изучал роль холестерина в растениях. Один из экспериментов заключался в нагреве материала. Ученый обнаружил, что кристаллы становятся мутными и текут при 145,5°, а далее кристаллы превращаются в жидкость при 178,5°. Фридрих поделился открытием с Отто Леманном (Otto Lehmann), немецким физиком, который обнаружил у жидкости свойства кристалла в отношении реакции на свет. С тех пор и пошло название "жидкие кристаллы".
Благодаря анизотропии электрических свойств и наличию текучести можно управлять преимущественной ориентацией молекул, тем самым изменяя оптические свойства кристалла. А они имеют замечательную особенность - специфическая удлиненная форма молекул и параллельное их размещение делают их весьма эффективными поляризаторами. Теперь приступим к изучению элементарной разновидности ЖК-дисплеев -- на скрученных нематических кристаллах (Twisted Nematic - TN).
TN
То, что молекулы нематического жидкого кристалла выстраиваются подобно солдатам на параде - следствие анизотропии сил их взаимодействия. Предсказать положение директора с макроскопической точки зрения в свободном жидком кристалле невозможно, поэтому заранее определить, в какой плоскости он будет поляризовать свет, нельзя.
Оказывается, придать молекулам ту или иную ориентацию достаточно просто, необходимо только изготовить пластину (для наших целей прозрачную, например, стеклянную) со множеством микроскопических параллельных углублений-бороздок (их ширина должна соответствовать минимальному размеру элемента формируемого изображения).
Узкие и длинные молекулы нижнего слоя жидкого кристалла, попадая в углубления, вынуждены придерживаться заданной ориентации. А все последующие слои молекул будут выстраиваться им "в затылок" вследствие уже упомянутого выше межмолекулярного взаимодействия. Если теперь поместить сверху еще одну стеклянную пластину с аналогичным набором бороздок так, чтобы они были перпендикулярны бороздкам нижней пластины, то продольные оси молекул самого верхнего слоя будут расположены под прямым углом по отношению к осям молекул из нижнего слоя. Между этими двумя крайними положениями образуется своеобразная молекулярная спираль из промежуточных ориентаций, которая и дала название технологии - twisted nematic (закрученные нематические).
Кристаллы в матрице TN "скручены" по спирали (1).
При подаче напряжения они начинают поворачиваться (2).
Когда все кристаллы перпендикулярны поверхности (3), свет не проходит.
Рис.1
По мере прохождения света вдоль спирали плоскость его поляризации вращается, следуя за ориентацией продольной оси составляющих ее молекул. В случае "сандвича" из пластин с перпендикулярными бороздками получается спираль с поворотом на 90°, и плоскость поляризации поворачивается именно на этот угол. Если поместить такой "сандвич" между двумя поляроидами с перпендикулярно расположенными осями (поляроид пропускает только свет, линейно поляризованный вдоль его оси), то свет будет проходить через такую систему.
Таким образом, в TN-дисплеях формируются светящиеся пикселы. Инверсные (в данном случае темные) пикселы - продукт еще одного свойства жидких кристаллов - электрической анизотропии. Достаточно приложить к спирали электрическое поле, и молекулы тут же будут вынуждены развернуться вдоль вектора его напряженности. Разместив миниатюрные прозрачные пленочные электроды над и под слоем жидкого кристалла, подавая напряжение на них, можно ориентировать молекулы вертикально. После этого они уже не могут менять поляризацию света, а так как оси поляроидов расположены перпендикулярно, то свет проходить не будет. Включая и выключая электроды по отдельности, мы и получим динамическую черно-белую картинку. Расположив поляроидные фильтры так, чтобы излучение света происходило при снятии напряжения с электродов, конструкторы ЖК-дисплеев добиваются существенной экономии электроэнергии, поскольку экран компьютера под управлением современных многооконных ОС в основном заполнен светлыми пикселами.
"А как насчет градаций серого?" - спросите вы. Градациями, или уровнями яркости пикселов, можно управлять с помощью величины приложенного напряжения. Постепенно повышая его, мы будем наблюдать, как молекулярная спираль проходит через три этапа своего состояния -- три зоны (рис. 2). Зона 1 соответствует максимуму пропускания и белому цвету (максимальному повороту поляризации), зона 3 -- минимуму и черному цвету, а самые интересные состояния находятся в зоне 2. При прецизионном изменении напряжения в ее пределах получаются все оттенки серого. Однако именно такая особенность TN-дисплеев стала ахиллесовой пятой технологии: обеспечить точное регулирование напряжения для пассивных матриц с высоким разрешением оказалось практически невозможно. Пришел час технологии STN, но о ней чуть позже. Здесь же самое время изучить…
Рис.2
Анатомию LCD
Немного разобравшись с физическими принципами работы ЖК-дисплея простого нематического типа, можно рассмотреть чисто механические аспекты его конструкции (рис. 3). В основании располагается система подсветки - это мощные (ведь остальная часть "сандвича" поглощает до 50% проходящего света) флюоресцентные лампы в виде трубок и специальные материалы (plastic light guide), или световоды, способствующие более равномерному распределению освещения по плоскости экрана. Этого далеко не всегда удается достичь, и результатом могут стать темные полосы, неоднородность изображения.
Рис.3
Свет направляется на поляризационный фильтр. Далее следует стеклянная пластина, на которую нанесены полупрозрачные электроды из пленки окислов индия и олова, формирующие пикселы изображения. Затем идет полимерная пленка с микробороздками, ориентирующими молекулы жидких кристаллов, составляющие следующий слой. Вторая половина - все с точностью до наоборот (за исключением подсветки).
После того как механическая сборка дисплея закончена, между двумя формовочными пленками инжектируют специальные буферные шарики диаметром 6--8 мкм. Таким образом, удается избежать неоднородности по толщине. Для функционирования дисплея необходимо иметь возможность управлять индивидуально каждым пикселом и электродом. С этой целью применяют управляющие интегральные схемы (Driver Integrated Circuits). Они обычно расположены по краям "сандвича", что и обусловливает наличие широкой окантовки вокруг ЖК-дисплеев.
Теперь рассмотрим основные различия активных и пассивных матриц, а также образование цветных изображений. В пассивных матрицах для адресации используются полоски полупрозрачных электродов, расположенные на обеих поверхностях стеклянных подложек и ориентированные перпендикулярно. Их пересечение формирует пиксел. Чтобы изменить его состояние, необходимо задействовать две адресные линии -- вертикальную и горизонтальную. Одна, к примеру нижняя, заземляется, а на другую подается управляющий импульс. Процесс, в ходе которого с помощью поочередной выборки всех комбинаций из двух управляющих линий создается изображение, называется сканированием.
Основные проблемы заключаются в необходимости изготовлять большое количество прецизионных микроскопических соединений на пластине макроскопических размеров и в сложности управляющей электроники. Нелегко подобрать материалы для проводников и электродов, обеспечивающих формирование и адресацию пикселов, так, чтобы они сочетали все необходимые качества для неискаженной передачи управляющих сигналов: прозрачность, низкое сопротивление, однородность. Жидкий кристалл должен иметь как можно меньшую "инерцию", без запаздывания реагируя на изменение электрического поля. Источник неприятностей - технология изготовления пассивных матриц.
Пикселы адресуются по одному, а управляющие микросхемы вынуждены пересылать сигналы вдоль невероятно длинных с точки зрения микроэлектроники металлизированных адресных линий (прямая адресация). Именно поэтому цветные дисплеи реализовать на основе пассивной матрицы очень трудно. Так как цвет зависит от величины электрического импульса, любые помехи и наводки, неизбежные в сложной системе адресных линий, приводят к искажению цветности изображения на разных участках экрана. Кстати, для управления ячейками-пикселами используется переменное напряжение. Каждый новый кадр сопровождается изменением направления закручивания "молекулярной спирали". Если на жидкий кристалл периодически подавать электрическое поле одного знака, то в нем будет накоплен заряд, который разрушит ячейку навсегда, изменив свойства материала. Чем большего разрешения необходимо достичь, тем больше требуется линий, а значит, тем больше напряжение. Это создает проблемы: сигнал, проходящий через линию, начинает влиять на соседние ячейки, "частично включающиеся", снижая контраст изображения. Возникает угроза появления в ячейках больших электрических зарядов, что, как уже говорилось выше, недопустимо. Когда количество пикселов составляет несколько миллионов, уже само сканирование отнимает довольно много времени. Для преодоления этих трудностей была создана технология Double Scan. Фактически дисплей делят на две половинки, каждая из которых имеет собственный набор адресных линий и обновляется независимо. Изображение таких панелей кажется ярче за счет повышенного контраста, так как уменьшенная длина линий приводит к пониженному управляющему напряжению, что ослабляет взаимовлияние между соседними ячейками.
Окончательное решение появилось в виде активных матриц на базе тонкопленочных транзисторов (Thin Film Transistors -- TFT). На стеклянную подложку наносится слой аморфного кремния, на котором формируются транзисторы -- по одному на каждый пиксел. Транзисторы исполняют роль посредника между системой адресации и ЖК-ячейками. Существуют и панели на основе тонкопленочных диодов (TFD). В активных матрицах исключается влияние процесса выборки (адресации) на соседние ячейки, каждый пиксел изолирован. Благодаря этому задержки при "переключении" жидкокристаллических ячеек удается сократить. Как только ячейка получает заряд, она, подобно конденсатору, хранит его, но недостаточно долго. В то время как сканирование матрицы завершается, ячейки, обработанные первыми, уже начинают терять заряд. Чтобы избежать неоднородности изображения, к каждой ячейке подключают дополнительный конденсатор, который "подпитывает" ее на протяжении цикла сканирования.
По сути, создать полноценный ЖК-монитор на базе TFT- или TFD-панелей -- это почти то же самое, что собрать микропроцессор на подложке с диагональю 17" или 22". Малейший брак проявляется в виде светящихся неработающих пикселов на экране. Как вам, наверняка, известно, определенный процент брака при изготовлении микросхем неизбежен.
Все усложняется для цветных дисплеев. Тут пиксел формируется из трех независимых ячеек, каждая из которых расположена над участком фильтра синего, красного или зеленого цвета. Фильтры наносятся непосредственно на субстрат стекла подложки. Таким образом, количество пикселов и транзисторов увеличивается в три раза по сравнению с монохромной панелью. В цветном дисплее градации яркости каждого пиксела, составляющего триаду, используются для "смешения" цветов. Для этих целей отлично подходят TN-панели с их плавной кривой зависимости пропускания от приложенного напряжения. Количество отображаемых цветов есть производная того спектра градаций серого, который обеспечивает выбранная технология, и легко определяется как количество градаций, возведенное в куб.
STN и DSTN
Super Twisted Nematic -- так называются дисплеи, в которых ориентационные бороздки верхней и нижней пластин повернуты друг относительно друга более чем на 200°. Особенностью STN является необычная кривая пропускания полученных ячеек: с ростом напряжения переход от второй зоны к третьей происходит практически мгновенно (рис. 4).
Рис.4
Небольшого увеличения напряжения достаточно, чтобы перевести пиксел такого дисплея из полностью пропускающего в полностью непропускающее состояние. Но оригинальная методика, когда поворот директора в ячейке составляет 270°, и экстремально малая разница напряжений между состояниями включено и выключено не позволяют получать оттенки серого. Поэтому некоторые производители используют поворот на 210° как компромиссный вариант. При этом зона 2 несколько уширяется. Увы, такие дисплеи придают пропускаемому свету желтую или голубую окраску. Помимо того, полноцветные дисплеи сделать из STN-панелей вообще невозможно. Чтобы исправить этот недостаток, специалисты корпорации Sharp изобрели конструкцию под названием Double STN. Они склеили две стеклянные ячейки: одна с электродами и поляризаторами находится ближе к лампам подсветки, другая -- просто пассивная емкость с ЖК, в которой молекулярная спираль нематических кристаллов закручена в противоположную сторону, ее задача сводится к компенсации эффекта окрашивания и повышению контраста. Однако DSTN-дисплеи оказались на редкость тяжелыми и сложными в производстве, да и лампы подсветки требовались более мощные. В итоге свое место на рынке нашел совершенно иной способ компенсации с применением полимерных пленок -- Film Compensated STN (FCSTN).
Расширение угла обзора
Проблемы с допустимым углом обзора экрана характерны для ЖК, обеспечивающих полутона. Результирующая интенсивность пропущенного панелью света вследствие явления двойного лучепреломления в жидких кристаллах зависит от угла (j) между нормалью к фронту световой волны и направлением директора молекул ЖК, как sin2j. Это означает, что в полностью включенном состоянии при значениях j вплоть до 30° интенсивность пропущенного света изменяется не более чем на 10%, в то время как при уровне серого 50% (угол между директором и нормалью к поверхности экрана составляет 45°) -- на 90%, что ведет к серьезным искажениям градаций яркости или цветов при незначительном изменении угла обзора. Одним из самых простых способов избежать влияния двойного лучепреломления является нанесение на поверхности панели полимерных компенсирующих пленок, которые имеют показатель преломления другого знака, нежели жидкий кристалл.
Оригинальный способ разрешения проблемы нашел Гюнтер Баур в 1971 г. На основе его методики корпорация Hitachi в 1995 г. разработала технологию IPS (In-Plane Switching). Баур предложил новую схему ЖК-ячейки, в которой молекулы в нормальном состоянии не закручены в спираль на 90°, а ориентированы параллельно друг другу. Бороздки на нижней и верхней полимерных пленках параллельны, и все управляющие электроды расположены на одной стороне панели. При подаче напряжения электрическое поле разворачивает молекулы ЖК в плоскости экрана. Угол между директором и плоскостью панели остается постоянным. К сожалению, IPS имеет и некоторые недостатки, например на 50% ниже яркость.
Японское подразделение фирмы IBM предложило и совершенствует методику OCB (Optically Compensated Bend). В ее основе так называемые Pi-ячейки, в которых используется возможность изменять параметры двойного лучепреломления жидких кристаллов. Луч света, попадая в ячейку, немного изменяет свое направление, как бы "прижимаясь" к направлению вектора нормали к поверхности экрана, а покидая ее, возвращается к своему первоначальному направлению распространения.
Рис.5
ЖК-ячейки с необычным аксиально-симметричным расположением молекул кристалла (наподобие лопастей вентилятора). Стенки, ограничивающие ЖК-ячейки, получаются в результате внедрения в состав кристалла молекул полимеризованной смолы и облучения полученной смеси ультрафиолетовым излучением после фазового разделения. ASM относится к классу методик стабилизации ЖК с помощью полимеров. Согласно другому методу использования полимеров, их в небольшом количестве домешивают к жидким кристаллам, что позволяет контролировать ориентацию молекул ЖК непосредственно внутри ячейки, а не только на двух граничных Специалисты Sharp реализовали другую технологию расширения угла обзора -- ASM (Axially Symmetric aligned micro-cell Mode). На цветном фильтре формируются специальные выступающие стенки, покрытые ориентирующей полимерной пленкой (рис. 5). Они образуют индивидуальные поверхностях, как это происходит в случае полимерных пленок.
Ферродиэлектрические жидкие кристаллы
Одним из слабых мест любой ЖК-панели является регенерация изображения. Сложные процессы зарядки и разрядки ячеек, короткое время сохранения ими заданного состояния, опасность накопления значительных зарядов - все это усложняет производство. Косвенно удается упростить управляющую электронику, используя ферродиэлектрические жидкие кристаллы (FLCD). Если придать группе молекул определенную ориентацию, они (в отсутствие внешних воздействий) будут сохранять ее в течение неограниченного периода времени, образуя единый домен. Ферродиэлектрические ячейки не требуют частой регенерации, сканирование будет происходить только в моменты смены кадров. К тому же они обладают отменной скоростью реакции - ~10 мс. Однако их бистабильная природа затрудняет генерацию полутонов. Создаются дисплеи и на основе антиферродиэлектрических ЖК (AFLCD). Самые последние их модификации позволяют частично снять эту проблему.
LTPS
Обычно для формирования тонкопленочных транзисторов на поверхность стеклянной подложки наносят тонкий полупрозрачный слой аморфного кремния. Очень заманчивой выглядит идея разместить там и управляющие схемы. К сожалению, в аморфной фазе кремний не обладает необходимыми качествами для формирования сложных логических схем. Почему применяется такой неудачный материал? Все дело в температуре. Нанесение слоя аморфного кремния - это низкотемпературный процесс, что позволяет использовать более дешевые сорта стекла для подложки. Если бы удалось снизить температуру изготовления поликристаллического кремния (состоит из множества мелких кристаллов и образуется при более 1000 °C), он послужил бы идеальным компромиссом между аморфными и кристаллическими материалами. В начале 90-х гг. необходимая технология была создана (температура снижена до 450 °C). Активно-матричные панели, изготовленные с применением низкотемпературного поликристаллического кремния, получили название LTPS (Low-temperature p-Si) TFT. Следующий этап развития технологии - LTPS-на-пластике, т. е. формирование слоя кремния на гибких листах пластикового субстрата, что позволяет производить гибкие экраны.
Plasma Addressed Liquid Crystal (PALC)
В этом типе дисплеев используется плазменная панель для управления ЖК-ячейками. PALC-дисплей состоит из стеклянной подложки, с нижней стороны которой нанесен поляризационный фильтр, а с верхней -- сформированы продольные выступы-барьеры. Внутри каждой колонки, образованной барьерами, расположены два электрода. Сверху конструкцию накрывают тонким слоем стекла и полученные емкости наполняют газом под давлением несколько кПа. Затем следуют слой ЖК, прозрачная пленка с электродами колонок, цветные фильтры, субстрат стекла с поляризатором (рис. 6). Позади всей конструкции располагается блок подсветки. Выборка колонки осуществляется путем генерации разряда между двумя электродами в наполненной разреженным газом продольной ячейке. На поверхности стекла, разделяющего газовую и ЖК-ячейки, формируется отрицательный заряд, представляющий собой как бы виртуальный электрод (рис. 7). На один из поперечных электродов с противоположной стороны "сандвича" подается напряжение +70 В. Заряд с виртуального электрода протекает через ЖК-ячейку, расположенную на пересечении газовой продольной ячейки и поперечного электрода. Как только заряд стечет, все ЖК-ячейки переходят в полностью изолированное состояние, и можно начинать выборку следующего пиксела.
Рис.6
Рис.7
Одно из достоинств PALC-панелей - простота изготовления. Они менее чувствительны к чистоте производственных помещений и точности компоновки по сравнению с традиционными TFT-матрицами. Это позволяет использовать большие по размерам стеклянные подложки и, следовательно, открывает перспективы производства больших ЖК-экранов. PALC-дисплеи свободны от влияния точечных дефектов, к которым так чувствительны активно-матричные мониторы. Конструктивная независимость плазменной и ЖК-панели облегчает процесс разработки новых модификаций.
Отражательные дисплеи
Серьезную проблему, преследующую в общем экономные LCD-панели, представляют собой мощные галогенные лампы подсветки, транжирящие электроэнергию и нагревающие чувствительные к перепадам температур жидкие кристаллы. Избавиться от подсветки можно, обратившись к внешним источникам освещения, как это делают производители наручных часов и карманных игр. Поэтому появился новый класс ЖК-панелей, основанных на отражательной технологии. Наиболее интересные разновидности мы рассмотрим немного подробнее.
Все отражательные LCD делятся на четыре большие группы: пропускающие, поглощающие, избирательно отражающие и рассеивающие. К первой относятся TN, ECB (Electrically Controlled Birefringence) и F-STN (Film compensated STN). Во вторую группу попали PCGH (Phase Change cholesteric-nematic Guest Host) и GH. Избирательно отражающие панели представляют PSCT (Polymer Stabilized Cholesteric Textures), а рассеивающие - PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal). Отражательные дисплеи, помимо низкого энергопотребления, имеют еще одно значительное преимущество - в них можно использовать непрозрачные кристаллические кремниевые подложки для создания CMOS управляющих схем. В ЖК-мониторах они получили название LCOS (LC on Si). Полноценные полупроводниковые схемы позволяют уменьшить взаимовлияние соседних пикселов и повысить скорость реакции жидкокристаллических ячеек. К тому же технология CMOS уже хорошо разработана, и производство LCOS доступно более широкому кругу мелких производителей.
ECB
Двойное лучепреломление - вид необычного преломления света в некоторых кристаллах, результат которого - появление двух лучей, распространяющихся под углом друг к другу с разной скоростью и имеющих разную поляризацию. Такое их "странное" поведение объясняется различными условиями распространения для света с разной поляризацией. Жидкие кристаллы, будучи оптически активными веществами, как нельзя лучше подходят для проявления необычного преломления. И если в традиционных панелях это приводит к искажениям цвета, то специалисты Sharp сумели использовать "вредный" феномен. Двойное лучепреломление позволяет получить цвет непосредственно без применения цветных фильтров и пиксельных триад, так как показатель преломления жидких кристаллов легко регулируется величиной приложенного к ним напряжения. Однако сегодня с помощью ECB удается получить только 4-8 цветов, да и угол обзора невелик, что существенно ограничивает область применения технологии.
PCGH
В данной разновидности панелей используются холестерические жидкие кристаллы, молекулы которых образуют упорядоченные, закрученные от слоя к слою спирали. При наложении электрического поля они выстраиваются своими длинными осями вдоль него. В жидком кристалле-"хозяине" растворяют краситель, поглощающий свет в различной степени в зависимости от своей ориентации относительно направления падения света, - "гость" (рис. 8). "Сандвич" цветной панели PCGH состоит из алюминиевых отражающих электродов, смеси "хозяин-гость", прозрачных электродов, цветного фильтра и защитного стекла. В отсутствие электрического поля спиралевидные структуры жидкокристаллической смеси поглощают внешний свет, который проникает через стекло, фильтры и прозрачные электроды. Экран кажется черным. После того как электроды активируются, молекулы-"хозяева" следуют за направлением поля, увлекая за собой и продолговатые частицы красителя. Теперь свет беспрепятственно проходит через смесь, отражается от нижних алюминиевых электродов, и экран становится светлым. Управляя раздельно ЖК-ячейками, расположенными под фильтрами разных цветов, можно генерировать цветное изображение. Технология PCGH позволяет изготовлять яркие, высококонтрастные дисплеи с низким потреблением энергии (~60 мВт), а отсутствие поляризационных фильтров расширяет угол обзора до 100° по вертикали и горизонтали, снимает эффект двойного отражения, свойственный панелям с отражателем, вынесенным за пределы стеклянной ячейки.
Рис.8
PDLC
Технология PDLC -- зеркальное отражение методологии, принятой в дисплеях типа PCGH. В качестве активного компонента применяется смесь жидких кристаллов нематического типа и полимеров, а "игра" основана на способности первых менять свой показатель преломления в зависимости от величины наложенного электрического поля (рис. 9). Смесь помещена в стеклянную ячейку, задняя стенка которой выполнена из светопоглощающего материала. В нормальных условиях показатели рефракции ЖК и внедренных молекул полимера разные. Свет, проникающий в ячейку, рассеивается: частично назад, частично вперед. Мы видим рассеянный назад свет, и экран кажется светлым. Но стоит наложить электрическое поле такой величины, чтобы показатели преломления ЖК и полимера сравнялись, как свет будет свободно проникать сквозь смесь и поглощаться на задней стенке ячейки.
